小型水庫迷宮式溢洪道簡明設(shè)計

彭明華

(重慶市墊江縣鶴游坪水庫管理站 408300)

在小型水庫大壩安全鑒定中，對防洪標準復核后，若溢洪道泄洪能力不足，需要加大防洪庫容或提高溢洪道泄洪能力，通常是通過加高大壩或增設(shè)防浪墻來增大防洪庫容，或加大堰寬或由正槽式改成側(cè)槽式，這樣雖投資加大但興利庫容并未增加。迷宮堰既能提高溢洪道泄流量，又能增加水庫興利庫容，在小型水庫除險加固中特別適用。

1 迷宮堰的平面形狀

迷宮堰是平面上呈折線型布置的薄壁堰，通過增加有效堰頂長度而加大泄流量。平面形狀有U形、三角形和梯形3種(見圖1)，為方便施工常用梯形。

圖1 迷宮堰平面形狀

2 迷宮式溢洪道的平面布置

迷宮式溢洪道主要由進口段、堰段、調(diào)整段、陡槽段和消能段組成(見圖2)。進口段為一定長度的引渠，引渠水流方向與迷宮單宮中心線平行，使堰前水流流態(tài)均勻;調(diào)整段包括過渡段和收縮段，調(diào)整水流，使其平順流入下游陡槽;陡槽段使堰后水流為自由出流，而不形成淹沒出流。

圖2 迷宮式溢洪道平面布置

3 主要參數(shù)說明及取值范圍

3.1 主要參數(shù)(見圖3、圖4)

b為堰墻長;A為堰頂頭部寬度之半;a為堰墻與主流夾角;w為單宮寬;W為堰總寬=n，w;P為上游堰高;T為堰墻厚;T3為底板厚;C為順水流方向堰長;n為宮數(shù);l為單宮展開長=4A+2b;L為堰展開長=n，l。

圖3 迷宮堰平面布置

3.2 取值范圍

a.寬高比w/P取3～4。

b.展寬比L/w取3～5。

c.總水頭比H0/P取0.5～0.7，H0為堰頂總水頭。

圖4 迷宮堰剖面

4 迷宮堰水力計算

當堰頂高程和溢洪道寬度W確定時:

a.擬定宮數(shù)n。按w/P=3～4來確定，取整2～5個。

b.計算單宮寬w。w=W/n，計算堰高P。

c.擬定展寬比L/W(取3～5)，計算單宮長l=W/n。

d.計算流量系數(shù)mw。

e.計算下泄流量Q。Q=mwW

f.計算堰墻角α。α=(0.75～0.8)sin-1(w/l)。

g.計算堰頂寬 2A。2A=0.5(w-lsinα)/(lsinα)。

h.計算堰墻長b。b=(l-4A)/2。

i.計算順水流方向堰長C。C=bcosα。

j.擬定調(diào)整段長度S。S＞2hk，尾坎高d=0.1 hk。

k.驗算下游堰的高差ΔZ是否大于最小高差ΔZmin。ΔZ=D-d，ΔZmin=0.11+hk-H0。其中，D為下游堰高，取D/P=1，vk、hk為堰下游控制斷面的臨界流速、臨界水深。

l.確定堰墻厚T、底板厚T3。堰墻、底板為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，堰墻最優(yōu)配筋率為0.35% ～0.55%，底板最優(yōu)配筋率為0.2% ～0.35%;堰墻為折線型斷面，上游面鉛直，堰頂前緣為1/4圓弧，堰墻上半部為矩形，頂厚T1=(0.08～0.125)P，下半部為梯形，底厚T2=(0.2～0.25)P，小型水庫堰墻可以為等厚，T=0.4～0.8m;底板為等厚，T3=(0.15～0.2)P。

利用Excel和上述有關(guān)參數(shù)的取值范圍、計算公式，能方便地確定迷宮堰的幾何尺寸，使迷宮堰設(shè)計更為簡單、快速。?

1 劉長珍.迷宮堰技術(shù)在小型水庫除險加固中的應用［J］.中國水利，2008(18):36-38.

2 馬法三.迷宮堰研究成果綜述［J］.河海科技進展，1994(1):31-41.

3 黃松聯(lián).迷宮堰在小型水庫加固擴建中的應用［J］.廣東水利水電，2006(6):11-12，15.